In this study, the strength properties of alkali-activated silica fume (SF) mortars were investigated. The crushed limestone sand with maximum size of 0-5 mm and the sodium meta silicate ($Na_2SiO_3$) used to activate the binders were kept constant in the mortar mixtures. The mortar specimens using the replacement ratios of 0, 25, 50, 75 and 100% SF by weight of cement together with $Na_2SiO_3$ at a constant rate were produced in addition to the control mortar produced by only cement. Moreover, the mortar specimens using the replacement ratio of 4% titanium dioxide ($TiO_2$) by weight of cement in the same mixture proportions were produced. The prismatic specimens produced from eleven different mixtures were de-moulded after a day, and the wet or dry cure was applied on the produced specimens at laboratory condition until the specimens were used for flexural strength ($f_{fs}$) and compressive strength ($f_c$) measurement at the ages of 7, 28 and 56 days. The $f_{fs}$ and $f_c$ values of mortars applied the wet or dry cure were compared with the results of control mortar. The findings revealed that the $f_c$ results of the alkali activated 50% SF mortars were higher than that of mortar produced with Portland cement only. It was found that the $f_{fs}$ and $f_c$ of alkali-activated SF mortars cured in dry condition was averagely 4% lower than that of alkali-activated SF mortars cured in wet condition.
본 연구는 대심도 조건의 고효율 그라우팅 기술개발을 위한 그라우트재 배합비를 제시한 것으로써 연구에 사용된 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)와 마이크로 시멘트(S8000-E)의 배합별 특성과 첨가제 효과를 점도 실험, 입경분석 실험, Gel-Time 실험, 일축압축강도 실험을 통해 확인하였다. 점도실험 결과 점도적인 측면에서 고려하였을 때 OPC가 유리하지만 입경 분석을 통한 암반 절리 간격 통과 고려 시 S8000-E가 적합하다는 것을 확인할 수 있었다. Gel-Time 실험 결과 OPC보다 S8000-E에서 효율적인 값을 나타내었으며 실리카퓸(SF) 적용 시에도 그라우트재로서 주입에는 문제가 없음을 확인하였다. 일축압축강도 시험결과 실리카퓸(SF) 함유량 증가에 따른 강도 증진 효과 및 양생시간에 따른 압축강도 변화를 확인하였으며 여러 가지 실험을 통해 산정된 최적의 배합비는 S8000-E, w/c=70%, 실리카퓸(SF)=6%, 7일 양생으로 대심도 조건의 고효율 그라우트재로서 주입에 가장 효과적인 것으로 판단된다.
This paper investigated the influence of binary and ternary blends of mineral admixtures in self-compacted mortar (SCM) on the fresh, mechanical and durability properties. For this purpose, 25 mortar mixtures were prepared having a total binder content of $640kg/cm^3$ and water/binder ratio between 0.41 and 0.50. All the mixtures consisted of Portland cement (PC), fly ash (FA) and silica fume (SF) as binary and ternary blends and air-entrained admixture wasn't used while control mixture contained only PC. The compressive and tensile strength tests were conducted for 28 and 91 days as well as slump-flow and V-funnel time tests whilst freeze-thaw (F-T) resistance and capillary water absorption tests were made for 91-day. Finally, in general, the use of SF with FA as ternary blends improved the tensile strength of mortars at 28- and 91-day while the use of SF15 with FA increased the compressive strength of the mortars compared to binary blends of FA. SCM mixtures with ternary blends had lower the sorptivity values than that of the mortars with binary blends of FA and the control mixture due to the beneficial properties of SF while the use of FA with SF as ternary blends induced the F-T resistance enhancement.
Hegazy, Badr El-Din Ezzat;Fouad, Hanan Ahmed;Hassanain, Ahmed Mohammed
Advances in environmental research
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제1권1호
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pp.83-96
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2012
The water sludge is generated from the treatment of water with alum. Disposing of sludge again to the streams raises the concentrations of aluminum oxides in water, which has been linked to Alzheimer's disease. The use of water treatment plant (WTP) sludge in manufacturing of constructional elements achieves both the economical and environmental benefits. Due to the similar mineralogical composition of clay and WTP sludge, this study investigated the complete substitution of brick clay by sludge incorporated with some of the agricultural and industrial wastes, such as rice husk ash (RHA) and silica fume (SF). Three different series of sludge to SF to RHA proportions by weight were tried, which were (25: 50: 25%), (50: 25: 25%), and (25: 25: 50%), respectively. Each brick series was fired at 900, 1000, 1100, and $1200^{\circ}C$. The physical and mechanical properties of the produced bricks were then determined and evaluated according to Egyptian Standard Specifications (E.S.S.) and compared to control clay-brick. From the obtained results, it was concluded that by operating at the temperature commonly practiced in the brick kiln, a mixture consists of 50% of sludge, 25% of SF, and 25% of RHA was the optimum materials proportions to produce brick from water sludge incorporated with SF and RHA. The produced bricks properties were obviously superior to the 100% clay control-brick and to those available in the Egyptian market.
Ultra-high-performance concrete (UHPC) consists of cement, silica fume (SF), sand, fibers, water and superplasticizer. Typical water/binder ratios are 0.15 to 0.20 with 20 to 30% silica fume. In the production of ultra-high performance concrete, a significant temperature rise at an early age can be observed because of the higher cement content per unit mass of concrete. In this paper, by considering the production of calcium hydroxide in cement hydration and its consumption in the pozzolanic reaction, a numerical model is proposed to simulate the hydration of ultra-high performance concrete. The heat evolution rate of UHPC is determined from the contributions of cement hydration and the pozzolanic reaction. Furthermore, by combining a blended-cement hydration model with the finite-element method, the temperature history in the hardening of UHPC is evaluated using the degree of hydration of the cement and the silica fume. The predicted temperature-history curves were compared with experimental data, and a good correlation was found.
As the high-rise building increase due to the gravitation of population to big cities recently, it requires high quality and high performance of Concrete. As a result, people are keenly interested in Meta-kaolin as new admixture favorable from an economic perspective, which has strength and endurance with admixture at the same level like Silica-fume. Accordingly, as to Meta-kaolin, this study was to set by three levels like domestic one, foreign one, and Silica-fume, the water-binding material ratio 25%, and four level substitute like 0, 10, 20, and 30(%) in order to compare and analyze the quality durability of high-concrete according to the substitute of Meta-kaolin applicable with replacement of Silica-fume. As a result of performing experiment it was found that when water-binding material ratio increases, resistance of neutralization, carbonation, salt damage and sulfate decrease, and when replacement ratio of mineral admixture increases, depth of accelerating carbonation gets greater. Also, the combination of SF and MK-B favored resistance to chloride ion penetration better than MK-A, and it was found that when replacement ratio of binding material increases, the resistance to sulphuric acid increases. Therefore, based on this study, it was understood that meta-kaolin is useable in replacement of silicafume.
Achieving a pervious concrete (PC) with appropriate physical and mechanical properties used in pavement have been strongly investigated through the use of different materials specifically from the global waste materials of the populated areas. Discarded tires and the rubber tire particles have been currently manufactured as the recycled waste materials. In the current study, the combination of polymer, silica fume and rubber aggregates from rubber tire particles have been used to obtain an optimized PC resulting that the PC with silica fume, polymer and rubber aggregate replacement to mineral aggregate has greater compressive and flexural strength. The related flexural and compressive strength of the produced PC has been increased 31% and 18% compared to the mineral PC concrete, also, the impact resistance has been progressed 8% compared to the mineral aggregate PC and the permeability with Open Graded Fraction Course standard (OGFC). While the manufactured PC has significantly reduced the elasticity modulus of usual pervious concrete, the impact resistance has been remarkably improved.
콘크리트 혼화재인 보통 포틀랜드 시멘트를 대체하기 위하여 페로실리콘 산업부산물을 적용하였다. 페로실리콘의 원재료 비표면적, 비중과 같은 기초물성은 실리카퓸과 매우 유사하다. 따라서 전체 혼화재 중량의 10%를 페로실리콘 또는 실리카퓸으로 치환한 콘크리트와 모르타르를 제작하여 페로실리콘의 혼화재로써의 사용 타당성을 평가하였고, 보통 포틀랜드 시멘트, 페로실리콘, 실리카퓸 콘크리트에 대한 비교 분석 결과를 나타냈다. 페로실리콘 콘크리트의 수화특성은 X선 회절 분석을 통하여 수행하였다. 페로실리콘 콘크리트는 압축강도, 염분침투 저항성, 공극 저감의 측면에서 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트 보다 장점을 보였으나 그 정도는 실리카퓸 보다 낮았다. 페로실리콘 콘크리트에 대하여 알칼리-실리카 반응에 의한 팽창 가능성이 확인되었는데 이는 실리카 입자의 뭉쳐진 덩어리 크기 때문인 것으로 판단된다.
An alternative type of building system with masonry units is extensively used nowadays to reduce the emission of CO2 and embodied energy. Long-term performance of such structures has become essential for sustaining the building technology. This study aims to assess the strength and durability properties of concrete prepared with unprocessed bagasse ash (BA) and silica fume (SF). A mix proportion of 1:3:3 was used to cast concrete cubes of size $100mm{\times}100mm{\times}100mm$ with various replacement levels of cement and tested. The cubes were cast with zero slump normally adopted in the manufacturing of hollow blocks. The cubes were exposed to acid attack, alkaline attack and sulphate attack to evaluate their durability. The mass loss and damages to concrete for all cases of exposures were determined at 30, 60, and 90 days, respectively. Then, the residual compressive strength for all cases was determined at the end of 90 days of durability test. The results showed that there was slight difference in mass loss before and after exposure to chemical attack in all the cases. Though the appearance was slightly different than the normal concrete the residual weight was not affected. The compressive strength of 10% bagasse ash (BA) as a replacement for cement, with 10% SF as admixture resulted in better strength than the normal concrete. Hence concrete with 10% replacement with BA along with 10% SF as admixture was considered to be durable. Besides solid concrete cubes, hollow blocks using the same concrete were casted and tested simultaneously to explore the possibility of production of masonry units.
This paper presents results of visual analysis of cracks formation and propagation of concretes made of quaternary binders (QBC). A composition of the two most commonly used mineral additives, i.e. fly ash (FA) and silica fume (SF) in combination with nanosilica (nS), has been proposed as a partial replacement of the cement. The principal objective of the present study is to achieve information about the effect of simultaneous incorporation of three pozzolans as partial replacement to the OPC on the fracture processes in concretes made from quaternary binders (QBC). The modern and precise non-contact measurement method (NCMM) via digital image correlation (DIC) technique was used, during the studies. In the course of experiments it was established that the substitution of OPC with three pozzolans including the nanoadditive in FA+SF+nS FA+SF+nS combination causes a clear change of brittleness and behavior during fractures in QBCs. It was found that the shape of cracks in unmodified concrete was quasi-linear. Substitution of the binder by SCMs resulted in a slight heterogeneity of the structure of the QBC, including only SF and nS, and clear heterogeneity for concretes with the FA additive. In addition, as content of FA rises throughout each of QBC series, material becomes more ductile and shows less brittle failure. It means that an increase in the FA content in the concrete mix causes a significant change in fracture process in this composite in comparison to concrete with the addition of silica modifiers only.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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